宝石鉴定原理与方法

宝石鉴定原理与方法通过课程的学习了解掌握宝石鉴定仪器的结构、原理、操作 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 。是操作技能的实现工具，是理论联系实践的桥梁。特别是常用仪器的操作要求必须熟练使用。通过对仪器的操作体会学习宝石鉴定的方法，对宝石有一个理性的认识，为以后的学习起一个良好的开端。第一章绪论第二章总体观察第三章放大检查第四章折射仪的应用第五章密度测试第六章二色镜和偏光镜第七章分光镜和滤色镜第八章热导仪与荧光仪第九章大型仪器第十章综合实习第一章：绪论（一）宝石的基本概念狭义概念的宝石：指自然界产出，具有美丽、耐久、稀少性的单晶矿物或岩石部份、有机物材料。广义概念的宝石：凡是能加工成首饰或工艺品的原料。珠宝玉石天然珠宝玉石人工宝石天然宝石天然玉石天然有机宝石人造宝石合成宝石拼合宝石再造宝石引自97年国标释义 天然宝石：特指自然界产出的具有美观、耐久、稀少性，可加工成装饰吕的矿物单晶体。 天然玉石：指自然界产出的美观、耐久、稀少性和工艺价值的矿物集合体及少数非晶质体。 天然有机宝石：自然界生物生成，部分或全部由有机物组成可用于装饰的固体。养殖珍珠也归于此类。 合成宝石：完全或部分由人工制造且自然界有已知对应物的晶质或非晶质体，其物理性质，化学性质和晶体结构与所对应的天然珠宝玉石基本相同。引自97年国标释义 人造宝石：由人工制造且自然界无已知对应物的晶质或非晶质体。 再造宝石：通过人工手段将天然珠宝宝石的碎块、碎屑经人工熔接或压结成具整体外观的珠宝玉石。 拼合宝石：由两块以上材料经人工拼合而成，且给人以整体印象的珠宝玉石。引自97年国标释义（二）宝石的命名宝石命名原则 以矿物、岩石作为天然宝石的基本名称。如石榴石、紫晶等。 部分传统名称源于矿物，但又不是完全等同于矿物。如翡翠，软玉等。 具特殊光学效应的宝石的定名原则：直接将特殊常常效应置于宝石种属名称前参加定名。如星光蓝宝石、海蓝宝石猫眼等。 人工宝石的定名原则：在相应宝石材料之前加上“合成”、“人造”。如合成红宝石。 拼合宝石的定名原则：突出“拼合石”三个字，同时在其前将材料名称写出来。如下层为绿玻璃，上层为石榴石(仿祖母绿)应称为：“玻璃石榴石拼合石”。 优化处理的宝石定名原则：经优化的珠宝玉石定名时直接使用珠宝玉石原名称，优化方法不在定名中反映。如经热处理的红、蓝宝石。经处理的珠宝玉石则要求在珠宝玉石基本名称之后用括号标出“处理”二字。1优化：是指一些传统的已被众广泛接受的使宝石内在美显示出来的物理、化学方法。2处理：是指一些非传统的目前尚不被人们广泛接受的一些方法。各种宝石优化处理方法及类别（单晶宝石）钻石：激光钻孔、充填、覆膜红蓝宝石:热处理、热扩散、染色、浸有色油祖母绿：浸无色油、浸有色油、聚合物充填水晶：热处理碧玺：浸无色油、热处理、辐照、充填托帕石：热处理、辐照各种宝石优化处理方法及类别（玉石）翡翠：漂白、浸蜡、漂白后聚合物充填、染色玛瑙：热处理、染色处理欧泊：浸无色油、塑料充填、覆膜绿松石：浸蜡、染色、塑料充填养殖珍珠：漂白、染色、辐照珊瑚：漂白、浸蜡、塑料充填、染色象牙：漂白、浸蜡、染色各种宝石优化处理方法及类别（单晶宝石）钻石：激光钻孔、充填、覆膜红蓝宝石:热处理、热扩散、染色、浸有色油祖母绿：浸无色油、浸有色油、聚合物充填水晶：热处理碧玺：浸无色油、热处理、辐照、充填托帕石：热处理、辐照各种宝石优化处理方法及类别（玉石）翡翠：漂白、浸蜡、漂白后聚合物充填、染色玛瑙：热处理、染色处理欧泊：浸无色油、塑料充填、覆膜绿松石：浸蜡、染色、塑料充填养殖珍珠：漂白、染色、辐照珊瑚：漂白、浸蜡、塑料充填、染色象牙：漂白、浸蜡、染色（三）宝石鉴定概述1.宝石鉴定目的。 确定宝石的品种 区分天然品与合成品 确定是否经过人工改善 评价宝石的质量2.鉴定对象A.宝石原料：颜色、晶形、比重、硬度、内部特征、光泽、断口。B.宝石成品（戒面、手镯、小吊坠）。C.镶嵌宝石：D.大型玉雕；3.宝石鉴定的基本原理 反射效应：光泽、猫眼、星光、砂金、变彩、晕彩。 偏振效应：确定均质或非均质体 折射效应 宝石对光选择性吸收：颜色、荧光、磷光、色散。4.鉴定步骤：A.总体观察（肉眼观察）：颜色、光泽、透明度、瑕疵位置、色散、特殊光学效应、掂重、包裹体、拼合、解理、断口、裂开。B.仪器鉴定：（1）了解宝石的性质（2）了解仪器的用途（3）了解生长环境C.准确命名本章结束第二章：总体观察内容提要：颜色透明度琢型光泽色散解理、断口、裂开特殊光学效应１在用仪器测试之前获得基本的信息；２寻找有助于鉴定的特征；３估计所鉴定的样品可能为哪几种宝石。用途：（一）颜色１.颜色的定义：是一定波长的电磁波辐射，当这种电磁波进入人眼，刺激视觉神经时便产生了颜色的感觉。宝石的颜色是宝石在可见光400nm~700nm波段范围内进行选择性吸收后透射或反射光波的混合体。宝石呈现的现象是其选择吸收的颜色的补色;是剩余光中各色光的混合体，在剩余光中比例最大的决定宝石颜色的主色调，次要波段决定宝石的辅色调。以红宝石为例说明：当白光（400nm~700nm）入射红宝石时，大部分波段的光被吸收，只680~700nm和480nm左右两个波段的光通过；680~700波段的光决定红宝石的主色调为红色，而480nm左右的光（蓝绿色）与680~700nm与红光相混合，使红宝石为紫红色，即红中带有蓝色调。420nm-----470-----510-----580-----620-----700紫蓝绿黄橙红２. 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 征颜色三要素：色调、明度、饱和度（非彩色系列只有明度变化）A.色调（颜色的种类）：彩色之间相互区分的特性，如红色、绿色、黄色。取决于光源的光谱组成和宝石对光的选择性吸收。例如金绿宝石的变色效应：自然光下－－绿色，白炽灯下－－红色。B.饱和度：指彩色的纯度或者鲜艳度。单色光饱和度最高，复色光即白光最低。彩色宝石的饱和度取决于宝石对可见光谱选择吸收的程度。当宝石对某一窄波段的光反射或透射时该宝石的颜色饱和度就高，宝石就显得鲜艳。如红宝石。C.明度：也称亮度，指人眼对明暗程度的感觉。明度与彩色光亮程度成线性关系，黄绿色明度>紫色或红色的明度。明度取决于（1）宝石对光反射或透射的能力，反射比或透射比越高宝石的明度就越大；（2）宝石所反射或透射光的亮度；如黄色蓝宝石和蓝色蓝宝石前者明度比后者高。3.宝石颜色的成因（1）传统宝石学颜色成因A.自色：由化学成分中的主要元素引起的颜色，颜色稳定，可作为肉眼鉴定的依据之一。如孔雀石，蓝铜矿等。B.他色：化学成份中微量元素引起的颜色，一般纯净时宝石呈无色。如红蓝宝石尖晶石等。还有同一元素不同价态在不同宝石中引进不同颜色铬+3价在红宝石中时呈红色，在绿柱石中时呈绿色。C.假色：假色与宝石的化学成因和内部结构没有直接关系而与光的物理作用相关。由于某些宝石内部存在一些细小平行排列的包裹体出溶片晶平行解理等，它们对光的折射，反射等光学作用产生的颜色。如欧泊的变彩拉长石的晕彩等。（2）近代科学宝石颜色成因的解释近代科学为颜色成因理论打破了传统颜色成因理论中的自色和他色的界限，从晶体场理论，分子轨道理论和能带理论等角度揭示了宝石颜色成因的本质。A.过渡金属元素的d电子跃迁。如红宝石。B.元素离子间的电荷转移。氧化---还原，如蓝色和绿色碧玺，海蓝宝石，fe2+---fe3+之间的电子转移而呈色。C.空穴色心，晶体缺陷，电子色心。如紫晶烟晶。D.能带理论：4.颜色的观察方法（1）在白色光的背景上使用顶光灯照明（反射光）观察宝石的表面。不能用透射光。（2）用日光等效的光如各种混合均匀的光，注意光源。有些宝石有变色效应可用白炽灯与日光灯交替使用。5.影响颜色观察因素 光源 背景（黑灰白） 人眼的色觉效应 透明度6.颜色的描述1）色彩： 纯光谱色如红色、蓝色、黄色 若有两种颜色，有主次之明。如紫红色，以红为主色调，紫次之 若两种颜色相等应：紫色---红色2）色调：浅至深；很浅—浅—中浅—中—较深—深—很深（二）透明度1.概念：宝石透过可见光的能力。2.分类：肉眼鉴定中的五类。 透明：容许大部分光透过。通过宝石能明显看到对面物体的轮廓和细节。如水晶 亚透明：容许通过较多光线，通过宝石能明显看到对面物体的轮廓但细节不清楚。 半透明：容许部分光线通过，隔着宝石观察对面物体时，仅能见对面物体的轮廓的阴影如碧玺。 亚半透明：仅在宝石的边缘部位能透过少量光线 不透明：基本上不容许光线通过3.观察方法：用透射光来观察4.影响宝石透明度的因素与晶体结构（晶格类型）：金属晶格---不透明离子或原子晶格---透明度高；宝石的厚度；宝石的颜色；宝石内部的杂质、裂隙多少有关；集合体结合方式（玉石）。（三）琢型凸面型刻面型珠形：圆珠棱珠随型：不规则或奇异的形状抛光，但无人工造型.刻面型（四）光泽：宝石表面反射光的能力. 金属光泽：似金属，为最强的光泽 金刚光泽：似金刚石光泽，是透明宝石中光泽最强的 亚金刚光泽：介于金刚与玻璃光泽之间 玻璃光泽：似玻璃光泽，透明宝石常见光泽 油脂光泽：如油脂的外表常见于玉石 树脂光泽：与油脂光泽相似用于描述琥珀和与之类似的材料。 丝绢光泽：由于结构原因，造成类似纺织品的光泽，如虎睛石。 腊状光泽：比油脂光泽低，类似于蜡烛或末抛光的指甲。如叶腊石。 珍珠光泽：由于结构原因产生一种柔和色彩的光泽。典型代表为珍珠。 土状光泽：如粘土表面的光泽。如劣质绿松石光泽在宝石鉴定中的应用 对不同品种仿制品的初步鉴定。如斯里兰卡买的尖晶石、锆石、石榴石混装宝石，就可用锆石的光泽为金刚光泽和另外两种区分。 宝石刻面的观察。如玉髓、软玉的断面为油脂光泽而绿柱石的断面为玻璃光泽。 拼合石的鉴定。上下光泽不同。注意：虽有方便快捷的特点，但光泽仅作为鉴定的参考。（五）色散1.概念：白光通过透明物质倾斜平面时分解成它的组成波长。色散值=RI红-RI紫色散较强的宝石： 合成金红石：-----------0.28 钛酸锶：----------------0.19 合成立方氧化锆：-------0.056 翠榴石：----------------0.057 榍石：------------------0.057 金刚石：----------------0.044 铅玻璃：----------------0.0392.极少数宝石具有肉眼可见的色散现象。这也是鉴定特征。3.影响因素： 与宝石本身结构有关 与颜色深浅有关（六）解理、断口、裂开1.定义：解理:晶体受力后，沿某一结晶方向裂开成光滑平面的性质.裂理:晶体受力后沿双晶结合面裂开产生的平面为裂理.断口:晶体受力后产生的无定向非平面的破裂为断口.2.观察： 用顶灯反射光。最好与破裂面呈45度方向观察。 观察宝石的表面，尤其是易损伤的部位。如腰，底面等。 观察内部裂隙A.断口：确定其类型和光泽。如贝壳状、参差状、等粒状（集合体）平滑断口。B.解理：应找出解理方向的组数。仅在外表表现时才做鉴定依据。如翡翠。（七）特殊的效应1.猫眼效应：弧面形切磨的某些宝石，表面呈现的一条明亮光带随样品的转动光带会移动或出现光带张合的现象。产生原因：由于宝石内部含有一组密集排列的针状`纤维状或管状包裹体，对光的反射作用形成的。如：阳起石`绿柱石`石英等。2.星光效应：以弧面形切磨的某些宝石，表面呈现出两条或两条以上交叉这线。常为四射或六射星光线。产生原因：二组或两组以上钉状`纤维状`或管状包裹体，对光的反射作用形成的。如石榴石`尖晶石`红蓝宝石等。3.砂金效应：宝石内部含有许多片状不透明的固态包裹体，在光线的照射下闪闪发光的现象。产生原因：片状包裹体对光线的反射作用形成的。如：石英质玉、砂金石等。4.月光效应：入射光照射到弧面长石的表面时，形成蔚蓝色或乳白晕色酷似月光。产生原因：宝石内部结构（格子双晶）对混合光的干涉、衍射的结果。如长石类宝石5.变色效应：在不同光源照射下，样品呈现明显颜色变化的现象。常在日光灯和白炽灯间切换。产生原因：致色离子对混合光的选择吸收。如：亚历山大石6变彩效应：光从某些特有的结构反射出来时，由于干涉和衍射作用而产生的颜色或一系列颜色，随观察方向不同而变化的现象。产生原因：宝石的内部结构对混合光的干涉和衍射作用。如：欧泊。7.晕彩效应：光通过折射率不同的薄膜或薄层时，在宝石表面或内部产生的彩虹色。产生原因：如：冰长石`拉长石。本章结束第三章：放大检查主要内容：放大检查的用途10倍放大镜结构及操作宝石显微镜结构及操作（一）用途 寻找包裹体 区别天然宝石与人造品 确定宝石形成的方法 查找各种人工处理的迹象 鉴定断口和解理 确定宝石是单折射还是双折射并估计双折射（二）仪器1.10倍放大镜（最常用）（1）原理：利用凸透镜构成放大效果（2）结构： 双凸透镜：价格便宜，放大倍数小于3倍 双组合镜：由两个平凸镜组成 三组合镜：由一个无铅玻璃做成的凸透镜和铅玻璃仿制成的凹凸透镜粘合而成。三纵使镜最常用，它的特点是： 视域较亮 无图像畸变现象 无彩色边缘现象（3）选购放大镜 原则：工作距离大，景深大，无图像畸变，无色相差。 方法：观察方格纸 视域中所有线条应同时准焦，且易保持准焦状态，如果出现弯曲或边缘线条宽窄不一说明质量不好。 线条应清晰，干净，若带有色边，则说明质量不好。（4）放大镜使用方法 清洗样品 将放大镜靠近眼睛，双眼睁开，可把手靠在脸颊上，如果戴眼镜者，可把放大镜靠着眼镜。用宝石夹或镊子把宝石放置在约与放大镜相距4cm左右的位置。把拿放大镜的手的小指技着样品的手上。将光线射到样品上，进行观察，但放大镜镜面上不能有光线。首先观察宝石表面特征，然后用透射光观察宝石的内部特征。（5）注意事项 平稳，便于聚焦； 放大镜镜面上不能有光； 放大镜离宝石不能过近； 不要将宝石表面的灰尘当成它的内部特征（6）应用：用于宝石表面和内部特征观察。A.表面特征：包括宝石基本性质和加工质量的观察与判别。基本性质观察：光泽、刻面棱的尖锐程度`表面平滑程度以及表面的解理、断口、裂开等。加工质量观察（切磨磨质量）：各部分比例，各面的大小，抛光程度。B.内部特征：色带、生长纹、后刻面重影和包裹体、拼合现象等。2.宝石显微镜（1）宝石显微镜的类别 单筒显微镜 双筒显微镜 双筒变焦显微镜 双筒立体显微镜 双筒立体变焦显微镜（2）原理：由一组凸透镜组成的，构成放大效果。（3）构造：由下面几部分组成放大部件：目镜、物镜、凸透镜调节部件：眼距、焦距、放大倍数光源：顶光源（反射照明）底光源（透射照明）机械部件及配件：支架、物台、夹子目镜盖等。（4）使用方法 用不起毛的布擦净样品，并将样品固定在载物台上。 用低倍镜观察宝石，以获得整体印象，然后逐渐放大倍数，并调节焦距。 按不同的观察内容采用不同的照明方式，进行观察。 作好记录。（5）显微镜的照明方式A.暗域照明法：（最常用的一种方式）用侧光照明，并以无反射的黑域为背景，使包裹体在黑背景下照亮，醒目地显示出来。底光加挡板。B.亮域照明法：宝石由其背景的光源直接照明（底光照明），通常将光圈缩得很小，使包裹体在明亮背景下呈现黑色影象，醒目的显示出来。适合观察弯曲条纹和低突起包裹体。C.垂直照明法：从样品上方照明观察表面特征。如鉴定翡翠B货。D.散射照明法：直接从宝石的背后照明（底光照明）但在光源上放置面巾纸或其它透明材料形成漫反射。有利于观察色带和色团。如蓝宝石和紫晶。E.点光照明法：底光加锁光圈缩成小点。易观察弯曲生长纹和内部结构。F.斜向照明法：从一斜向角度（水平和垂直之间的角度）直接照射到宝石上。观察固`液包裹体，小解理面等产生薄膜效应。（薄膜干涉效应）G.水平照明法：从侧面（用聚光灯）与宝石呈水平方向照射。观察气泡和针状包裹体。H.偏光照明法：在两块偏光片之间观察宝石。观察干涉图`多色性和干涉色。I.遮掩法：从底部直接照射（底光源）加不透明挡光板（立体变焦）观察生长结构如：弯曲条纹和双晶纹等。（6）用途A.观察宝石的各种特征 表面特征：表面是否破损，刻面工艺质量，抛光质量，解理和断口等。 内部特征：各种包裹体`生长纹`色带`后刻面重影等。B.测定近似折射率：实际厚度/视厚度，装上游标卡尺；C.显微照相；D.观察多色性和干涉图：在宝石下文放置一偏光片来观察多色性，观察干涉图需较高的技能。（7）显微镜的注意事项 不能用手触摸任何镜头，若需清洁镜头则需用镜头纸或特制镜头布擦试。 不用时立即关闭显微镜灯，延长灯的使用寿命。 使用完毕，将物镜调至最低，以延长调焦旋转轴的使用寿命。 用罩盖住显微镜，防止污染。本章结束第四章：折射仪的使用主要内容： 制作原理 结构及工作原理 测试方法及步骤 观察到的现象及结论 注意事项一.制作原理（全反射原理）。根据折射率和临界角原理进行制造的一种介质对于空气（严格真空）的折射率为一定值一种介质对于已知介质的折射率也为一定值据此成。n2/n1=sini/sinri为入射角，r为折射角，n1为已知介质折射率n2为未知介质折射率.当r=90度是，只需测出I角就可求出n2二.结构及工作原理1结构：主要有以下几部分组成。高折射率棱镜棱镜反射镜透镜目镜2工作原理 当入射角<临界角时，光线折射进入宝石； 当入射角>临界角时，光线发生全反射，返回棱镜，通过折射仪标尺在通过反光镜反射（改变光线的传播方向）使入射光通过目镜进入人眼，形成亮区； 折射进入宝石的光线不被人眼所观察到形成暗区； 亮暗交界的阴影边界标志着光线刚好以临界角入射； 内标尺是经过标正的，可直接读出折射率。 棱镜特点：单折射和高折射率。早期用铅玻璃折射率为1.86~1.96。优点：读数较清晰，缺点：硬度低易被划破。尖晶石作棱镜缺点：测试范围小折射率小于1.71优点：色散低，硬度大现常用合成立方氧化锆优点：折射率2.16硬度为8.5，不易磨损不易腐蚀。缺点：读数的清晰度较差。 接触液（折射油）：必不可少的辅件。常用：二碘甲烷（1.74）+硫----饱和溶液----折射率为1.78。再加入18%的四碘乙烯-----折射率为1.81光源：内部光源和外部光源（由入射窗口进入）。理想的光源是钠光灯。波长为589.5nm的黄光）其色散最小，所以读数时： 白光---看黄绿边缘交界部位 黄光： 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 3测试方法及步骤测试前注意： 范围：折射率在1.35到1.81之间； 注意不要刻划棱镜； 接触液要适量。（1）刻面宝石的测试方法和步骤 清洗宝石和棱镜（用酒精）。 打开光源，观察视域的明亮程度。 选择宝石的最大刻面放置金属台上。 在棱镜中央滴一小滴折射油。根据刻面大小选择油的多少。 窥视目镜观察视域中油的阴影边界，记录折射油的位置。 将宝石轻轻推到棱镜中央。 眼睛靠近目镜观察视域内标尺的明暗变化，并读数，记录下来。 转动宝石360度每转15或30度，观察并记录读数。 测试完毕，将宝石推到金属台上，取下。 清洗宝石和棱镜（2）观察到的现象及结论转动宝石360度，视域内出现一条阴影边界若快速转动偏光目镜，阴影边界边缘无上下跳动现象，表明此宝石为均质体。 转动宝石360度，视域内出现二条阴影边界，其中一条在宝石转动过程中保持不变，说明宝石为一轴晶（三方、六方、四方晶系）。不动的阴影边界为常驻机构光的折射率值N0，改变数值的阴影边界为非常光的折射率Ne。若N0<Ne则宝石为一轴正晶，若N0>Ne则为一轴负晶。 若转动宝石360度，视域内出现二条阴影边界，且这两条阴影边界随着宝石的转动而上下移动，说明宝石为二轴晶（三斜`单斜或斜方晶系）转动宝石过程中若大折射率边界上下移动幅度大于小折射率边界，则说明为二轴晶正光性，反之为二轴晶负光性。 转动宝石360度整个视域暗，仅能看到折射油的阴影边界，表明宝石的折射率值大于折射油的折射率值，称之为“负读数”。 几种特殊现象：假均质体现象：转动宝石一周，好像只有一条阴影边界，但快速转动偏光镜片，阴影边界好象在上下跳动，---说明为非均质休，只是因为其双折射率低两条阴影边界距离很小，肉眼难于分辨。加上偏光镜片后，随着其转动，可依次将两条阴影边界分离呈现。如磷灰石。 假一轴晶现象：有些二轴晶宝石的Ng与Nm或是两者差值很小，转动宝石一周时，好象其中一条阴影边界不动。如金绿宝石。 特殊光性方位：当一轴晶的光轴平等折射仪长轴方向时，两条阴影边界重合，但随着宝石的转动这种现象随即消失。当二轴晶测试刻面与某个振动方向垂直时，则必有一条阴影边界不动，与一轴晶宝石的现象一致，但只要换一个测试刻面这种现象就消失。一些具有特别双折率的宝石，即一个折射率值位于折射仪范围之内而另一个则在测试范围之外，转动宝石时阴影边界会不停地移动，极易迷惑初学者。（3）素面宝石的测试方法和步骤（弧面法或点测法）——透视法A.方法 摘掉偏光镜 远离折射仪目镜30cm处观察B.步骤 清洗棱镜和宝石； 在金属台上点一小滴折射油； 手扶宝石，用素面（抛光好的面）沾取金属台上的折射油，沾油要适量一般直径0.2mm然后放置测台中央； 观察读数，远离目镜30cm处，上下移动头部，观察油滴呈半明半暗时明暗交界处的读数并记录，读数保留小数点后第二位。（4）注意事项 不要刻划棱镜 读数迅速 影响测试结果的因素有 抛光不好 折射油的多少 光源的选择（最好用黄光） 折射仪的标定是否被移动（5）用途 测定折射率和双折射； 区分均质体与非均质体； 区别一轴晶、二轴晶 区别正晶、负晶本章结束啦！第五章：密度测试主要内容基本概念测试方法：静水力学法和重液法影响因素注意事项一.概念 密度：宝石单位何种的质量 比重（相对密度）：在摄氏度时一个标准大气压下，宝石的重量与等何种小的重量之间的比值（无单位）。二.测试方法1静水力学法 原理：阿基米德定律。当物体浸入液体中时，物体受到的上浮力（失去的重量）等于所排开的液体的重量。 仪器：电子天平、烧杯、铁丝和支架； 测试步骤： 清洁宝石，称出宝石在空气中的重量W空； 烧杯装上水，放在支架上将电子称回零； 将宝石放入铁比筐中，稳定后读出基在水中的重量M水； 根据公式计算出密度。 注意事项测量宝石水中的重量时要注意排除周围物体的影响：宝石表面的气泡；支架、烧杯不能与天平托盘接触铁丝不能与烧杯接触。 影响测试精度的因素1.天平称的精确度；（0.01ct）2.宝石的大小。越大误差越小；3~4ct误差率应<0.102~3ct误差率应<0.151.25~2ct误差率应<0.203.水表面张力和附着于宝石或铁丝上的气泡可加一二滴清洁剂可减少表面张力；4.不适于多孔的宝石。重液法也称浸油法，利用其密度测试宝石的相对密度值时常称为重液，其用于折射率值观察宝石时常称为浸油或浸液。1.原理：阿基米德定律。当一物体（重量为A）侵入液体时，所排开的液体的重量为W。当A>W时——宝石下沉当A<W时——宝石上浮当A=W时——宝石悬浮2.仪器：烧杯、重液。据实际需要重液密度可配制下列几各2.65的重液：三溴甲烷+溴苯—水晶密度2.72的重液：三溴甲烷+甲苯—绿柱石密度3.05的重液：三溴甲烷+二碘甲烷——粉红色电气石 重液名称 折射率 密度 分子式 甲苯 1.49 0.87 C6H3CH3 一溴甲烷 1.66 1.47 C10H7Br 三溴甲烷 1.59 2.89 CHBr3 二碘甲烷 1.74 3.32 CH2I23.重液的配制方法A理想重液的条件 挥发性小； 透明度好； 化学性质稳定； 粘度适宜； 尽可能无毒无味； 两种重液能无限混溶，混合后不产生第三物质； 两种纯重液的挥发要尽可能接近。B方法4.测试方法 清洁宝石和镊子； 手掂样品估计其相对密度，以决定最先用哪种相对密度的重液； 眼睛与重液瓶平行，用镊子把样品完全浸入已知相对密度的重液中，靠近瓶内侧以去掉气泡； 样品浸在重液中2-3秒钟后松开镊子； 宝石下沉，其相对密度大于重液的相对密度，宝石浮起，其相对密度小于重液的相对密度宝石浮在重液中，其相对密度与重液的相对密度几乎相等；估计样品在该重液中上浮或下沉的速度，从而得出样品相对密度的估计值； 取出宝石，再次清洗擦干净； 连续更换重液测试，直到宝石的相对密度非常。5注意事项从密度大的重液开始测试；每次测试只打开一个重液瓶，并将盖子朝上放置，以免污染；使用完毕，迅速盖紧瓶盖；第次测试完毕后，清洁并干燥宝石和镊子；重液要用棕色瓶装，贮藏于阴暗处以兔分解和发黑；不要溅出重液，以免粘在皮肤衣物上；有机宝石不能用重液测试。普拉托法（观察内部结构）正交偏光下平行宝石的光轴方向观察；将宝石浸入二碘甲烷中，在20或40倍镜下观察；观察熔熔法合成的宝石（蓝宝石）可见二组相交成60度的黑线。本章结束第六章：偏光镜和二色镜偏光镜主要内容：用途结构及原理应用干涉图分析观察步骤注意事项（一）.偏光镜的用途 测定光性（单折射、异常双折射、双折射、全消光）； 解析光轴图（一轴晶及二轴晶）； 检查多色性； 与石英楔配合测定光性。（二）结构及原理主要由二片偏光片组成，另有光源，玻璃载物台`干涉球。光通过下偏光片时，即产生平面偏光，上下偏光平行亮度最大，上下偏听偏信光垂直视域最暗----消光。 仪器设计时：下偏光片固定且其上有可旋转的玻璃载物台，起保护作用；上偏光可转动。（三）应用1.鉴别均质体`非均质体和多晶质体，首先要了解光在均质体宝石和非均质体宝石中的传播特点。自然光的特点：在垂直光波传播方向的平面内沿各个方向振动的光振幅相等。偏振光：在垂直光波传播方向的平面内，沿一固定方向振动的光波。 A光在均质体宝石中的传播特点：光波进入均质体宝石中时，不改变入射光波的振动特点和振动方向。即光在均质体宝石中各个方向传播的速度和性质是一样的。 B光在非均质体宝石中的传播特点：光进入非均质体宝石中时，分解成振动方向相互垂直`传播速度不同`折射率什不等的两束偏振光。2.使用方法 打开光源，旋转上偏光片到消光位(全暗) 将宝石放在玻璃载物台上（或手持宝石）旋转宝石一周，如果宝石呈 全黑--------------均质体宝石； 全亮--------------多晶质体宝石； 四明四暗----------非均质体宝石； 不规则明暗变化（异常消光）---均质体。 异常消光是由于晶格缺陷，内部化学变化等造成蛇形带状`波浪状，网格状，铁十字状（不带色环）消光。表明宝石是均质体，不要误以为是非均质体。如果遇到这种情况可作下面测试：使偏光镜在暗域位置时，将宝石转至最亮位置（可能仅一小区域）；观察最亮区域，并迅速将偏光镜转至亮域位置。若宝石变得明显更亮，则为异常双折射；若宝石保持不变或变暗则为双折射。C.注意事项 至少要从三个不同方向对宝石进行检测 宝石的裂隙和包裹体可导致任意的偏光反应 某些单折射的宝石可呈现几乎所有类型偏光现象，尤其红色系列的宝石应检查双折率`多色性或重影来验证 不透明或接近不透明宝石不能用偏光镜测试 宝石太小观察和解析也很困难3.干涉图A.现象：在偏光片之间加干涉球（凸透镜）[锥形偏光]——干涉图——判别宝石的轴性一轴晶干涉图：一个黑十字的许多色圈组成。黑十字由两个互相垂直的黑带组成，两黑带中心部分窄，边缘部分较宽；干涉色色圈越外越密，转动宝石图形不变。一轴晶变形二轴晶干涉图：干涉图分双光轴和单光轴。 双光轴干涉图：由一个黑十字及字形干涉色色圈组成，黑十字两个黑带粗细不等。字形干涉色色圈的中心为二轴晶光轴出露点，越外色圈越密，转动宝石，黑十字从中心分裂成四个弯曲黑带，继续转动弯曲黑带双合成黑十字。 单光轴干涉图：由一个直的黑带及卵形干涉色色圈组成，转动宝石，黑带弯曲，继续转动黑带变直。B.观察步骤前提条件：在偏光镜上进行正确的定向，只有当光轴与偏光片近于垂直于一才会出现干涉图。 使上下偏光片处于正交位置，放入宝石； 转动宝石进行正确定向，看是否出现干涉色 当出现干涉色后，在颜色最密集处加上干涉球，即可观察到干涉图 判别宝石光性C.注意事项 要确定轴`光性的宝石必须是透明的非均质体单晶； 黑十字异常消光不会与干涉色同时出现。二色镜主要内容： 原理及结构 观察步骤及使用方法 结果解析 注意事项（一）原理与结构原理：当自然光进入非均质体宝石时，分解成两束振动方向相互垂直传播方向不同的偏振光。非均质体宝石的多向异性导致了，不同振动方向的光吸收不同。只要将这两种振动的光分离开来，就可以看到不同的颜色二色镜的用途：检测多色性。二色镜适用于待测宝石必须具有颜色待测宝石必须为均质体待测宝石必须透明或迫于透明待测宝石必须是单晶（非集合体）结构：常用的二色镜是冰洲石二色镜，由四部分组成。即：冰洲石菱面体、玻璃棱镜、通光窗口、目镜。（二）观察步骤与结果 擦干净宝石； 用强白光透射宝石：聚光手电、冷光源或对着窗外； 将宝石放在二色镜前合适的位置眼睛靠近二色镜观察； 转动宝石和二色镜； 至少从三个不同方向来观察宝石； 一旦见到多色性，应立即转动二色镜进一步的验证，当二色镜转动180度时，劈缝四边的颜色应该互换 ； 如果见到两种颜色，则证明所测宝石有双折射，但不能确定是一轴晶还是二轴晶，如果见到三种多色性颜色，则证明宝石是二轴晶。 记录方法：据二色镜两窗口所观察到的颜色及强弱变化记录下来。如：红宝石红/橙红中（强度）一般多色性强弱分为四个等级： 强：肉眼可见到不同方向颜色的差别如堇青石、山东蓝宝石等； 中：肉眼难观察到多色性，二色镜下极明显如黄玉、蓝碧玺等； 弱：二色镜下能观察到多色性；如紫晶、橄榄石、锆石等； 无：二色镜下见不到（均质体宝石）如尖晶石、石榴石等。（三）注意事项 光源：白光、聚光手电、太阳光；不能用单色光、偏振光； 宝石须有颜色； 只能使用透射光； 勿将色带与多色性相混淆； 要从不同方向观察宝石，避免光轴方向； 有时在二色镜中可见到一半无色、一半灰色的影象勿将此现象与多色性混淆； 不要交多色性的混合色当作第三种颜色； 不要将宝石直接放在光源上，因光源的能量可能改变某些宝石的多色性； 多色性的强弱与双折率无关，并非双折射率越大多色性越强； 对弱多色性现象应持怀疑态度，如果不能肯定测试结果，则应忽略本项测试。本章结束第七章：分光镜和滤色镜分光镜主要内容：原理及结构使用方法测试步骤注意事项（一）原理及结构：1.原理： 白光是由连续的可见光谱所组成的，色散元件能将其按顺序排开，形成连续光谱。 宝石中的八大致色元素及稀土元素在晶格中能选择性吸收光谱，被吸收的部分在光谱上表现为黑线或黑色的吸收带，而透过的光波的混合色使宝石呈色。分光镜子正是利用这一原理，并根据吸收特征判断出致色元素。2.分光镜构造：根据色散元件的不同分为棱镜式和光栅式棱镜式分光镜：采用三角棱镜作为其色散元件，连续光谱间的距离是非等距的，即，红区窄紫区宽。特点是有利于观察紫光区特征。A.工作原理：如图。S1为一狭缝，位于L1的第一焦平面，白光通过S后经L变成平行光束。不同波长的光经棱镜的折射方向不同，但同一波长的光束仍保持平行----穿过棱镜的光波经L2后会聚到像方焦平上M，不同波长的光会聚点不同，就形成一系列不同颜色的士像，即形成光谱。B.棱镜式分光镜结构（手持式）C.台式分光镜：是一种棱镜分光镜。适用于透明~半透明宝石。特点：光源强度、锁光圈、镜铜、进光狭缝和波长标尺等可调节，观察到的光谱明亮清晰。测试步骤：透射光法： 将宝石用宝石夹夹住贴近锁光圈口或直接放在锁光圈上，据宝石的大小调节锁光圈口。（注意只让透过宝石的光线进入分光镜） 寻找和对准宝石的最亮点，以保证透过宝石的光能最大程度地进入分光镜。 调节光源的强度：浅色宝石用低强度，深色或半透明宝石用高强度。 完全闭合分光镜的狭缝，然后慢慢打开，直至能见到完整的光谱： 对于透明的样吕，狭缝要几乎完全闭合。 对于半透明的样品，狭缝要开得较大（仔细观察紫色和蓝色波段的吸收）。注意通常在狭缝刚刚完全闭合的瞬间是最易观察吸收光谱。观察光谱红区时狭缝应关小，观察光谱紫区时狭缝应适当稍大。调节滑管的焦距：一般说滑管向上推时，蓝端的吸收谱较为清晰。滑管向下推时，红端的吸收谱较为清晰。注意必须使滑管完全朝上，才能开始观察。使波长刻度尺准焦，一般推上滑管能使其准焦。内反射光法：（适用于颜色浅或小的宝石） 将样品置于聚光圈或宝石夹上。 使光线从样品的表面反射出来 将分光镜对准反射出来的光线。 按透射法所述步骤调节分光镜狭缝和滑管焦距。表面反射法：（适用于难以透光的宝石）将宝石的顶平面朝下放置在锁光圈上。将光线从样品的斜上方的某一位置射入，并使之从平面的内表面在宝石的另一侧反射出来。把分光镜直接对准反射光按透射法所述步骤调节分光镜狭缝和滑管的焦距。 光栅式分光镜：采用光栅代替棱镜做色散元件。什么是光栅？光栅是种具周期性的空间结构式光学性能的衍射屏。当光透过光栅后，产生衍射，形成一系列光谱。特点：所形成的光谱是等距的，有利于观察红光区的特征。2.使用方法： 透射光法：适用半透明~透明宝石； 内反射光法：适用于颜色较浅，颗粒较小的透明宝石。宝石台面向下田埂置于黑色背景上，调节入射光方向和分光镜的夹角，让尽量多的白光通过宝石的内部反射后进入分光镜。 表面反射光法：适用于透明度不好的宝石。注意事项 光谱性质受下列因素影响： 光源：应为白光源（连续光谱）可用白炽灯、手电筒、日光灯； 宝石的大小，小颗粒宝石的光谱较弱； 宝石颜色的深度，色深者吸收较强； 宝石的透明度：透明宝石穿过的光程越长光谱越清晰，而半透明的宝石的光程则要适当； 样品的琢型或形状：对浅色透明的宝石应将光线沿其长轴方向透射；对深色半透明的宝石应将光线沿其短轴方向透射。 尘埃或脏物会在色谱上产生暗色的水平线； 宝石过热会使光谱发生改变或完全模糊。 某些宝石具有定向光谱（可能是多色性引起的）； 测试时勿用手持样品，因为血液会产生波长为592nm的吸收线； 拼合石不适合用吸收光谱；应在暗环境下使用分光镜，可以排除某些荧光线的影响；分光镜的使用很大程度上基于实践经验和宝石学知识，只有熟记了特征光谱，过渡元素的特征谱线才能有效的利用分光镜。常见宝石的特征谱线滤色镜（一）滤色镜，叫祖母绿镜又叫查尔斯滤色镜。1.原理：是由仅允许通过深红色光和黄绿色光通过的滤色片组成的。通过滤色镜观察宝石只能出现两种颜色。2.限制：早期主要用来鉴别祖母绿，担近年表许多祖母绿的新产地，如南非产的在镜下就不变色，且合成祖母绿在镜下也不变色。帮滤色镜现在只是做为辅助鉴定之用了。3.使用方法： 使用白色光源； 将光线透射待测样品或使之从待测样品的表面反射出来； 把滤色镜紧挨着眼睛； 在距待测样品10至15英寸处观察。4.用途 鉴定合成蓝尖晶石、钴玻璃和合成蓝色石英。因其都是由于钴致色，在滤色镜下会变成艳红色。而天然的蓝尖晶石、蓝宝石、海蓝宝石和蓝黄玉在滤色镜下就不变色。 鉴定染色绿玉髓和铬玉髓。天然的绿玉髓分铬和镍致色的两类。其中铬致色的在滤色镜子下变红而镍的不变；染绿玉髓的染料常含有铬在滤色镜子下就红。 鉴定染色翡翠：采用铬盐染色的翡翠在滤色镜下变红天然的不变。 帮助鉴定其他的相似宝石：在滤色镜下如果宝石呈很亮的红色，合成品的可能性极大。此外，翠榴石和绿色锆石也呈红色。本章结束第八章：热导仪和荧光仪热导仪一：用途 检测除SIC外的钻石的仿制品； 区别一些宝石如蓝宝石与坦桑石、蓝宝石与尖晶石、蓝宝石与水晶等。二设计原理：热导率是二种较为专一的鉴定仪器，主要是根据宝石的导热性能设计并制造的。以前发现钻石具极高的导热性能，故能用于鉴别钻石与仿制品。（现因SIC出现以不再用）物质的热能可通过三种方式进行传递：传导、对流、辐射。在室温下主要是传导。室温下物质热能的传递——传导，热有四种固有的特性：热导率、热扩散率、传热系数和比热容。其中热导率对于物质而言是一常数，表示每秒钟通过一定厚度物质的热量。通常金属的热导率大于晶体，也大于非晶体钻石却具有极高的热导率，大于金属。据钻石的特性可用热导仪把它和除SIC外的钻石的仿制品区分开来。三结构由热探针、电源、放大器、读数表四部分组成。电热元件为铜针，其两端连接仪表形成电路。即组成了热电偶。接通电源，经预热铜针至一定温度即可测试。当铜针外商与宝石接触时，热量传递给宝石，铜针外端降温温度变化通过热电偶测出，再经过放大器和计数表或蜂呜器显示出来。四测试步骤 将宝石擦干净， 据温度的不同调节热导仪，打开、预热； 铜针与宝石垂直接触，并施加一定压力； 判断显示光或声信号。四注意事项 使用完毕，应将探头及时盖好； 电池电力不足时及时更换； 长时间不用将电池取下； 定期清洁探头； 测试裸石时，应使用金属托作为底托； 测试时铜针应与宝石表面垂直接触，宝石要干净 室内空气要流通（不要对着空调或窗户进行测试）。荧光仪一.发光性：在外界能量激发下，发出可见光的性质。二.荧光：物体在外加能量激发下，发出可见光，撤消能量时发光停止。三.磷光：物体在外加能量激发下，发出可见光，撤消能量时物体在一定时间内继续发光的性质。四.荧光灯结构1光源：LW（长波）365nmSW254nm（短波）灯管能量大2暗箱3防护罩4观测窗五.使用方法： 清洁宝石； 将宝石置于无反射的黑色背景下再放入暗箱； 打开电源，分别调节长短波开关观察记录宝石的发光情况； 关掉电源，观察宝石是否有磷光现象。六.注意事项 不能直视灯管，灯管工作时不要打开暗箱； 观察宝石时要注意区别宝石表面的反射光； 注意宝石的发光部位； 荧光灯是一种辅助鉴定手段不能单以此做为判断依据。铁离子对荧光有抑制作用铬离子能激发荧光。七.用途 区别宝石的种类：红宝石发红色荧光、石榴石不发荧光、尖晶石发红色荧光等； 区别天然与合成品：一般合成宝石比天然宝石荧光强；天然宝石荧光LW>SW合成宝石相反 区别群镶钻与仿制品 判断是否经过人工处理 可能能识别宝石产地（卡蓝发粉红色荧光）第九章拉曼光谱仪是一种新式的能用于鉴定宝石、包裹体及实验室合成宝石的拉曼激（微）探针（Ramanlasermicroprobe）。借助于计算机检索的大型拉曼光谱数据库，该仪器做到了完全无损地鉴别露出表面的和位于表面以下的包裹体。利用该仪器也可记录压缩气体及液体、玻璃和晶质固体的光谱。 利用光学显微镜选择感兴趣的区域。只要将目镜十字丝预先对准激光光点，所选择的任一直径为1－4um的区域都可获得拉曼光谱。为使位于表面以下的包裹体能产生光谱，宝石需要有磨平的刻面，包裹体在表面以下的深度不得大于5mm。该仪器的高分辨光谱仪也能用于记录包括不规则形状固体在内的任何透明固体的荧光光谱和吸收光谱。一.拉曼效应 拉曼效应是1928年由C．VRamm发现的，为此他随后获得了诺贝尔奖。他成功地演示了存在一种与照射样品的光不同波长的极其微弱的散射电磁辐射，尽管这种光的强度只是照射样品的光的一亿分之一左右。其实验流程示于图2。 拉曼效应发生在当一个光子（一个光量子）与绕材料组成原子分布的电子相互作用时。光子可被弹回而无能量损失，但也可将它的部分能量传递给该材料。 第一种类型的撞击是真正的弹性撞击，散射的光子在运行过程中频率无变化；这一过程被称为“瑞利散射”（Rayleighscatteriing).第二种类型是非弹性撞击，散射的光子将失去其部分能量；这一过程被称为“拉曼散射”（Rarnanscattering).这里不妨给出一个简单的或许过分简单化的比喻。 当台球桌上的弹子球击中目的球时，因球是牙质的，具弹性（即不变形）特性，故弹子球的能量无损失（瑞利效应).然而，若把目的球换成中心部分含一些铅粒以增加密度的网球时，网球将吸收弹子球的某些能量（拉曼效应). 光子能量的损失可用波长的变化或最好用波数（cm-1)的变化来表示。波数是波长的倒数.代表每cm内波的数量并常被视作频率。通常使用的术语“拉曼波数”（Ramanwavenumber)“拉曼频移”Ramanshift）或“δ波数”(deltawavenumber）是一个尺度，用来表示当单波长辐射光偏移并将部分动能传递给电子后朝较长波长(即较低能量)发生的移动。 最重要的是，分子物质结构中的许多振动式样是非常不同的，故所产生的拉曼“光谱音乐”对该物质是特征的。这确实是一种很好的精细分辨系统。此外，它还能记录气体、液体以及玻璃和晶质固体的拉曼光谱。二.拉曼（微）探针主要特点 1．它是唯一能用于确定表面和表面以下包裹体实际组成相的仪器。没有别的仪器能做到这一点。 2．它是完全无损的检测。与X射线衍射和荧光分析、电子（微）探针分析以及阴极发光分析不同，不使用脱色离子化或损伤性辐射。只使用绿光。 3．除小心地去除尘粒外，无需费时费力的样品制备。 4．由激光烧蚀引起的热损伤完全可以避免。它处在完全的控制下。 5．通过使用长工作距离的显微镜物镜，能探及博物馆矿物样品等样品中的深孔洞。 6．记录速度极高，以秒计而不像X射线粉晶衍射分析那样需若干个小时。 7．不像电子（微）探针分析那样需进行计算“压合”(stitching) 8．它能用于气体、液体、玻璃和固休。 9．它能作为高分辨光谱仪使用。这就是说，它能度量是光谱发光度，特别是当只存在极少量的发色团如铬离子时．它能记录被绿色激光激发的在400至750nm范围内的发射谱线或带。它能记录经由物台下聚光镜的透射白光产生的吸收线。它能记录台式阴极发光装置产生的光谱功率。 10．能记录下冷却到-150℃的有色宝石或钻石的吸收光谱或荧光光谱。氮从封闭的装有缓缓沸腾的液氮的杜瓦瓶，通过一个管子慢慢地流向样品表面。因冷却的气体不含水分，不会有另人烦恼的雾气发生。 11．去掉显微镜物台，它能容纳大的矿物雕件。可以用远程光纤光缆进行分析，这或许更方便些。 12．该仪器不能用于富含自由电子或无共价键的材料如金属。 13．该仪器价格昂贵。能立即进行操作的完整装置的价格为150000美元。 14．包含500种矿物和宝石的数据库于1997年9月开始使用。并有一个供数据库研究的计算机驱动系统图。第十章红外光谱仪 一.方法原理 红外光谱是根据组成物质的离子团再红外光谱范围内（远红外：50-400cm-1;中红外：400-4000cm-1;近红外：4000-7500cm-1)的吸收谱带，对物质进行定性和定量分析。二.仪器 傅里叶变换红外光谱分析仪 光栅红外光谱分析仪三.测量方法 1.粉末制样法：微损，适用玉石和未加工的宝石原料。 2.反射红外光谱：无损，适用较大且具抛光平面的样品。 3.透射红外光谱：无损，适用于薄至中等厚度的宝石原料或成品。 4.显微红外光谱：微区透射、反射均可测定。4.测量条件 温度：5~40度 相对湿度：小于等于80% 样品：洁净，尽可能减少有机物污染及手污5.操作步骤开机，预热测试条件的选择（扫描次数、分辨率、扫描范围等背景扫描样品测量图谱处理、分析、判读、对比